나트륨(소듐)원자력발전(SFR), 에너지 산업의 게임 체인저가 될 것인가?

나트륨(소듐)원자력발전(SFR), 에너지 산업의 게임 체인저가 될 것인가?

 

요즘 탄소 배출 저감을 위한 국제적인 공감대가 형성되면서 각 나라마다 탄소 배출을 줄이기 위해 많은 노력을 기울이고 있습니다. 이러한 가운데, 최근 빌 게이츠와 워렌 버핏이 탄소 배출 저감을 위한 소형 원자력 발전에 투자하기로 한 소식이 전해져 이슈가 되고 있습니다.

 

빌 게이츠 마이크로소프트(MS) 창업자와 워렌 버핏 버크셔해서웨이 회장은 소형 원자력발전소 건설을 위해 서로 힘을 합쳤습니다. 지난 6월 2일 AP통신 등에 따르면 게이츠는 이날 마크 고든 와이오밍주지사가 주재한 영상회의에서 자신이 설립한 원전 기업 테라파워가 버핏이 소유한 전력 회사 퍼시피코프와 함께 와이오밍주의 한 폐쇄 석탄공장 용지에 소듐(나트륨)을 이용한 핵발전소를 건설할 예정이라고 밝혔습니다.

 

빌 게이츠가 도입하려는 소형 원자로는 액체 나트륨(소듐)을 냉각재로 사용하는 소듐냉각고속로(Sodium-cooled Fast Reactor·SFR)입니다. 모든 원자는 안정해지려는 경향이 있는데, 우라늄이나 플루토늄처럼 핵이 무거운 원자는 안정 상태를 유지하기 위해 자연상태에서 계속 분열합니다.

 

지난 6월 2일 빌 게이츠와 워렌 버핏은 나트륨(소듐)원자력 발전소를 건립하기로 발표했습니다.

원자핵이 분열할 때 2~3개의 중성자와 많은 에너지가 나오게 되는데, 이 중성자가 또 다른 원자핵과 부딪쳐 다른 중성자와 에너지를 쏟아내며 거대한 에너지를 생성하는데 이것이 원자력입니다. 이 원자력으로 물을 끓여 터빈을 돌려 발전하는 것이 원자력 발전이지요.

 

현재 널리 사용하는 경수로 원자력 발전소는 물을 냉각재로 이용합니다. 중성자는 냉각재인 물을 지날 때 속도가 줄어들게 됩니다. 이런 저속 중성자는 우라늄 235만 핵분열시킬 수 있습니다. 자연상태에서 우라늄을 캐내면 그 안에 우라늄 238, 우라늄 235, 우라늄 234 등 여러 동위원소가 섞여 있습니다. 238이 99.3%에 달하고 235는 0.7%에 불과하지요. 이 비율을 높이기 위해 농축 과정을 거치게 됩니다. 

 

액체 나트륨을 냉각재로 사용하면 중성자의 속도가 줄어들지 않습니다. 이런 고속 중성자는 우라늄235를 소량만 사용하고 우라늄 238과 플루토늄을 연료로 사용할 수 있습니다. 우라늄 238과 플루토늄은 원전의 폐연료에서도 나옵니다. 이를 SFR에서도 사용할 수 있고요. 폐연료를 다시 사용하니 방사성 폐기물도 그만큼 줄어들게 됩니다. SFR은 기존 원전에 비해 사용후핵연료가 최대 95%까지 줄어든다는 연구결과가 있습니다.

 

 

게이츠는 “나트륨이 에너지 산업에서 ‘게임체인저(game changer)’가 될 것으로 생각한다”고 강조했습니다. 양사가 건설할 차세대 소형 원전은 345㎿e 규모의 소듐냉각고속로(SFR) 방식입니다. 기존 경수로나 중수로와 달리 SFR 방식은 고속 중성자를 이용해 핵분열을 일으키고, 이때 발생하는 열을 액체 소듐으로 냉각시켜 만들어진 증기로 전기를 생산합니다.

 

소형 원전 건설에는 10억달러(약 1조1000억원)가 투입될 전망이고요. 고든 주지사는 "(SFR 방식은) 탄소를 배출하지 않는 가장 빠르고 명확한 길"이라며 환영했습니다. 게이츠는 약 15년 전부터 테라파워를 설립하고 에너지 분야에 많은 관심을 보여왔는데, 올해 2월 출간한 책 '빌 게이츠, 기후재앙을 피하는 법'에서는 원자력이 탄소 배출을 줄일 해결책이라고 밝혔습니다. 그는 "원자력이 자동차나 화석연료보다 훨씬 적은 수의 사람을 죽인다"며 원전 문제를 혁신으로 해결해야 한다고 주장했습니다.

 

원자력발전 지지자들도 SFR 방식의 핵발전소가 탄소 배출 문제에서 자유로운 기술이라고 강조하고 있습니다. 하지만 핵 전문가들은 SFR 방식이 핵무기 개발에 더 적합해 위험할 수 있다는 우려도 제기합니다.

 

우리나라를 비롯한 선진국들은 기존의 원자력 발전을 폐기하는 정책을 추진해오고 있었는데, 게이츠는 기존의 원자력 발전이 가진 문제를 개량하고 소형화하여 안전하면서 탄소배출에 효과적인 소형 핵발전소를 건설하려는 계획을 발표한 것입니다. 여러모로 원전 폐기 정책 추진에 있어서 한번쯤 고민해볼 만한 화두를 우리 사회에 던져주는 것 같습니다. 모든 정책에는 긍정과 부정적인 면이 공존하지요. 기존 핵발전소를 폐기하는 정책도 명분이 있지만, 그렇다고 핵발전을 모두 포기하는 것도 능사는 아닌 것 같습니다. 기존의 핵발전소가 가진 문제점을 해결하고 보다 안전하게 관리할 수만 있다면 핵발전은 탄소 배출을 저감하면서 가장 효율적으로 전력을 생산할 수 있는 대안이 될 수 있을 것입니다.